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2021年 第53卷 第5期 刊出日期:2021-05-20
上一期   
设计技术
复合水体下特厚煤层综放开采安全性研究
李磊, 李德军
2021, 53(5):  1-6.  doi:10.11799/ce202105001
摘要 ( 142 )   PDF(mobile) (2335KB) ( 93 )  
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为解决采空区和地表塌陷积水组成的复合水体下综放开采安全性问题,以灵露煤矿一采区Ⅱ3特厚煤层所面临的由Ⅱ2-1煤层采空积水和地面塌陷积水组成的复合水体下开采为例,采用工程类比和理论分析相结合的方法,计算得出了综放开采覆岩破坏高度以及防水、防砂和防塌安全煤岩柱高度|基于采空区积水区和开采煤层之间的距离与安全煤岩柱高度的差值,采用克里格差值法分别绘制了采空区积水对开采煤层充水、溃砂和防塌的影响图,综合分析了一采区Ⅱ3受顶板复合水体威胁情况,最终评价了复合水体下综放开采的安全性。研究结果表明:一采区开采能满足对地表塌陷积水留设防水安全煤岩柱的要求,地表塌陷水体下特厚煤层综放开采是安全的|对复合水体采取留设安全煤岩柱,物探和钻探疏放水相结合等综合防治水技术措施后,复合水体下综放开采是安全可行的。
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针对保德煤矿综放工作面多巷道布置下存在的回采期间瓦斯防治、生产成本及接续等问题,提出了巷道布置方式优化方案、优化后工作面通风方式及采空区瓦斯抽采方式,并通过技术、经济对比分析,确定并完善了工作面巷道布置方式及工作面回采期间瓦斯治理方法,最后在保德煤矿81505工作面进行了现场试验应用,应用结果表明,综放面巷道布置优化后瓦斯防治效果及经济效益显著,可为类似开采技术条件下综放工作面巷道布置及瓦斯防治提供有益借鉴。
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针对煤矿矸石堆放占用土地、破坏地表生态环境等问题,神东矿区研究应用了矸石处理和重复利用技术。通过优化巷道设计和设备配套,从源头上减少矸石的产生|施工专用排矸巷用于排放井下可分装分运的矸石,以备井下施工使用,实现了矸石零升井|将地面洗选出的矸石重新输送到井下,用于充填开采,也可用作地面制砖的材料。通过采取以上措施,解决了神东矿区井下矸石处理技术难题和矸石排放造成的环境问题。
煤矿智能干选系统设计方法研究
申斌学, 朱磊, 古文哲, 宋天奇, 刘治成
2021, 53(5):  17-22.  doi:10.11799/ce202105004
摘要 ( 52 )   PDF(mobile) (2350KB) ( 21 )  
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煤矿智能干选系统的研究与应用是响应国家关于加快推进我国智能矿山建设的重要举措。为探索智能干选系统设计方法,详细介绍了智能干选技术的基本原理、关键技术和主要优势,阐述了井下智能干选系统布置原则,提出了两种井下智能干选系统布置方法,即大巷端部转载点布置方法和大巷中部布置方法,并结合工程设计案例进行了详细的介绍。在此基础上,针对许多矿井面临的地面洗煤厂人工手选劳动强度大,工作效率低等问题,提出了地面洗选系统升级改造方法,进一步扩大了智能干选系统的适用性。研究成果完善了智能干选系统的设计体系,为智能干选技术的推广与应用以及智慧矿山的建设奠定了基础。
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针对选煤厂煤仓仓位检测及配仓小车运行控制的现实问题,设计了一套煤位连续检测的煤仓块煤精准落煤自动控制系统,对移动检测仓位过程建立数学模型,将仓位信息与配仓小车自动化控制联系起来,能够通过随车安装雷达料位计收取的仓位信号实时调整小车运行速度,实现控制工艺和仓位数据的协同,另外对配仓小车定位误差问题及料位计仓位误差问题进行了分析和处理,提高了系统精度。赵庄矿选煤厂的现场运行表明,该系统能够实现煤仓仓位监测与配仓小车自动化控制的协同一体,小车自动化运行及精准落煤情况良好,仓位检测准确,同时减少了传感器件数量,降低了维护成本,节省了人力物力。
大型储煤筒仓输煤智能化监控系统设计
刘喆, 马岩岩, 赵晏博, 邵建林, 尹丽辉, 邓旭, 张凯
2021, 53(5):  28-34.  doi:10.11799/ce202105006
摘要 ( 38 )   PDF(mobile) (2643KB) ( 12 )  
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针对目前大型储煤筒仓输煤过程监控功能不完善、智能化程度不高的问题,设计了大型储煤筒仓输煤智能化监控系统,包括数据获取、机器人巡检、实时预测、趋势预测、故障判别、报警管理、历史回放、系统管理等模块。引入卷积神经网络和人工神经网络对输煤胶带状态进行建模,提出设备单一指标维度和残差指标来判断设备的异常状态,实现了对设备状态的实时准确预测和异常判断。完成了三河电厂储煤筒仓、碎煤机、给煤机、带式输送机等设备的智能监控改造,提高了自动化监管和控制水平,最大限度的减少了运行操作人员,促进了公司智能化经营,降低了运维成本提高了生产效率。
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以伊敏露天矿排土场增高扩容工程为依托,通过现场勘探、力学试验确定排土场岩土体物理力学参数指标,以动态加载模拟及多因素综合分析为研究手段,确定了排土场增高扩容过程中潜在的破坏失稳机理,在边坡角度与稳定系数动态关系敏感性分析基础上,查明了排弃过程中排土场失稳破坏的动态规律,提出排弃高度不超过725m水平、坡脚为11°的增高扩容方案,实现了排土场边坡失稳风险控制。
施工技术
南关煤业受动压影响巷道钢管混凝土支架支护应用研究
郝志军, 王西林, 何晓升, 单仁亮
2021, 53(5):  40-44.  doi:10.11799/ce202105008
摘要 ( 29 )   PDF(mobile) (1442KB) ( 5 )  
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南关煤业西翼轨道巷、西翼皮带巷和西翼回风巷属于典型的受动压影响的大变形难维护的巷道,为保证煤矿的安全生产,巷道开挖后处于频繁返修的状态,需要投入大量的人力物力。为解决南关煤业三条大巷存在的支护问题,在分析巷道围岩条件、原岩应力和原有支护变形特征的基础上,提出了基于钢管混凝土支架的复合支护方案,在3209工作面采动影响区域进行了现场对比试验。试验结果表明,与其他加固方式相比,钢管混凝土支架支护段围岩变形得到了有效控制,所设计的钢管混凝土支架支护方案适用于南关煤业动压巷道支护。
顾桥矿顶板水力压裂控制大巷变形技术研究
张瑞, 蔡青旺, 黄炳香, 陈树亮, 金峰
2021, 53(5):  45-50.  doi:10.11799/ce202105009
摘要 ( 33 )   PDF(mobile) (1820KB) ( 19 )  
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顾桥煤矿巷道顶板中具有多层关键坚硬岩层,关键岩层传递远场采动应力,致使盘区大巷围岩控制困难|用水力压裂技术切断顶板中的多层关键岩层时,要求精准可控地实现分层致裂,保障施工的有效性和安全性。为此引入成套专用技术装备,在顾桥煤矿北二采区首采工作面开展了顶板水力压裂应力转移保护盘区大巷技术试验。试验结果表明:实时监测的孔口水压力可以反映水力裂缝贯穿目标砂岩层、在其他不同岩性的顶板中扩展的过程,可作为施工过程中的参考。基于孔口压力监测和定点封孔精准致裂,可以有效分层切断顶板关键岩层。分层致裂坚硬顶板后,监测到试验盘区大巷的顶底板及两帮移近量均小于230mm|采动应力得到有效转移,盘区大巷变形得到了有效控制。试验提供了一种精准可控地分层致裂坚硬顶板、保护盘区大巷的工程实例,可为具有类似问题的矿井提供经验参考。
大断面托顶煤巷道支护技术研究
孙小岩, 贺永亮, 张志聪
2021, 53(5):  51-56.  doi:10.11799/ce202105010
摘要 ( 39 )   PDF(mobile) (1838KB) ( 14 )  
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随着煤矿开采深度的不断加深,为了满足大型设备的正常使用,巷道断面的日益扩大,给巷道支护及围岩稳定性带来巨大挑战。基于义马常村矿21170工作面巷道工程地质条件,采用现场测试、数值模拟、理论分析及现场试验等方法,对大断面托顶煤巷道的破坏特征进行分析,研究了大断面托顶煤巷道的变形破环特征和支护理论,大断面托顶煤巷道变形破坏的诱发因素,提出了大断面托顶煤巷道“全断面控型易损部位强化控制技术”,并确定21170工作面巷道的扩掘方案,现场应用效果显著。对大断面托顶煤同类巷道支护具有借鉴作用。
深部倾斜煤层动压巷道围岩控制技术研究
李民族, 赵利安
2021, 53(5):  57-62.  doi:10.11799/ce202105011
摘要 ( 14 )   PDF(mobile) (1458KB) ( 5 )  
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为了解决庞庞塔矿深部倾斜煤层工作面回采巷道受侧向工作面采空产生的高集中应力和动压影响造成的支护困难问题,采用了支护材料、方法和支护参数优化设计,以达到减小巷道整体表面变形,保障回采工作面安全、高效开采的目的。根据庞庞塔矿5-107工作面回采巷道实际条件,研发了尺寸为150×150×10mm的高强度方形带拱锚杆托板和尺寸为300×300×16mm的高强度方形带拱锚索托板,提出了及时高预紧力、强力锚杆锚索、强护表构件和强帮支护的耦合支护技术,对5-1071巷和5-1072巷进行了支护参数优化设计,巷道矿压监测数据的分析结果表明,优化设计后的巷道变形处于可控范围。
浏览量 19
为了解决下峪口煤矿上保护层开采过程中工作面瓦斯超限问题,提出了煤矿井下卸压瓦斯抽采定向钻进技术方法,分析了装备机具选型、钻孔设计方法、钻孔轨迹调控,研究了大角度开孔、稳压注浆固管、混合钻进、地层判别、快速回转穿异常区和预留分支点六个定向钻孔施工关键技术。工程试验结果表明:该技术具有开孔成功率高、能快速穿过破碎岩层塌孔区域、判别地层准确、钻进效率高、轨迹可灵活调整以及减少施工盲区等优势。定向钻孔的瓦斯抽采浓度平均为35.7%,解决了常规钻孔抽采效果差的问题,提高了保护煤层卸压逸散出的游离瓦斯抽采利用率,为实现卸压开采抽采瓦斯、煤与瓦斯共采的科学构想提供了技术支撑。
工作面上覆风化带岩层地面注浆加固效果分析
余岩, 王传兵, 徐燕飞, 袁本庆
2021, 53(5):  68-73.  doi:10.11799/ce202105013
摘要 ( 20 )   PDF(mobile) (2313KB) ( 13 )  
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松散含水层薄基岩采场易出现压架、出水事故,为保证薄基岩采场安全回采,针对顾北煤矿1512(3)工作面的地质情况,综合采用理论分析、力学实验、工业性试验等研究方法,研究了薄基岩采场风化带地面预注浆加固前后顶板结构、岩芯力学特性、回采矿压显现规律,并分析注浆加固效果。结果表明:风化带地面注浆有效扩散范围可达15m以上,注浆后风化带岩石胶结性、致密性、隔水性、稳定性增强,岩芯平均抗剪强度提高了40.6%,整体承载能力明显提升,配合高工作阻力的液压支架,实现了安全回采。
露井联采回填区域地基注浆加固技术
陈清通, 牟义, 陈凯
2021, 53(5):  74-79.  doi:10.11799/ce202105014
摘要 ( 26 )   PDF(mobile) (2113KB) ( 2 )  
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为了消除露井联采回填区沉降及采空区突然垮塌对上方光伏基地地基稳定性造成的安全隐患,首先采用综合物探、钻探及钻孔电视等勘查方法,查清回填区赋存状况及深部采空区范围,然后设计采用浅部回填区注浆与深部采空区注浆相结合的地基整体加固方案,优化注浆物理力学参数和施工工艺,最后采用多种方法进行注浆加固效果检测。结果表明:采用单点地震法、地质雷达法和瞬变电磁法的综合物探勘查方法并布置钻探验证孔,可查清浅部回填区与深部空洞分布范围|浅部回填区采用1〖KG-*3〗∶〖KG-*3〗1为主的单液水泥浆,深部采空区采用1∶0.3∶0.9为主的水泥粉煤灰浆液,经过优化注浆物理力学参数和施工工艺,可以实现露井联采回填区和采空区的注浆加固|采用物探、钻孔取芯漏失液观测、波速测试以及地表沉降观测的方式进行注浆效果检测,实现浅部、深部注浆效果的全覆盖检测,通过检测得到回填区和采空区空洞、裂隙注浆效果良好,消除了光伏地基隐患。
生产技术
浏览量 22
针对浅埋工作面端头悬顶和压架多采用架间或工作面巷道打眼爆破方式处理顶板存在较大安全隐患等问题,在分析杨伙盘煤矿顶板岩性和浅埋深悬顶原因的基础上,提出利用定向水力压裂技术破坏顶板完整性,结合水压记录仪监测曲线判断岩石开裂和扩展程度,将工作面支架承受的高应力向远离顶板方向转移的方法。回采实践和矿压监测数据分析表明,在采用定向水力压裂处理工作面顶板后,工作面端头矿压显现明显缓和,高阻力区占比明显降低,范围在5000~7000kN的支架阻力由36%降低为29%,卸压后支架所受载荷基本呈正态分布。由此可见,定向水力压裂技术是一种控制浅埋深强动压应力环境的有效手段。
煤柱影响下开切眼掘进冲击地压防治技术研究
李绍良, 张磊, 张毅
2021, 53(5):  85-89.  doi:10.11799/ce202105016
摘要 ( 19 )   PDF(mobile) (2669KB) ( 4 )  
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以峻德煤矿21煤层一段开切眼掘进工作面为工程背景,通过现场实勘、模拟分析、震动场-应力场监测等手段,对煤柱影响下开切眼掘进冲击地压防治技术进行研究。结果表明:主要应力集中影响因素为上部煤柱向下延伸的自重应力和本层区段煤柱侧向支承压力升高段应力|利用数学公式计算了两部分煤柱模型各自的应力增高区域范围,得出了开切眼掘进期间的应力增高影响范围值138m,其中强冲击危险区52m|针对现场情况制定开切眼贯通未掘进卸压前期、掘进中期和贯通后期的具体防治方案,实现开切眼的安全贯通,该研究结果对类似情况下的开切眼掘进具有一定的指导意义。
基于覆岩裂隙发育规律的高位钻孔合理布置研究
胡晋林, 赵晶, 王栓林, 张志荣
2021, 53(5):  90-93.  doi:10.11799/ce202105017
摘要 ( 24 )   PDF(mobile) (3174KB) ( 8 )  
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为了保证矿井安全高效回采,解决工作面上隅角瓦斯问题,以覆岩裂隙发育规律为研究基础,对采空区顶板高位钻孔的合理布置方式进行研究。并以申南凹煤矿20102综采工作面为研究背景,采用相似模拟、理论分析以及现场试验多种方法综合研究,利用相似模拟二维实验研究20102综采工作面回采期间覆岩裂隙发育规律,确定覆岩随工作面回采过程中压实区、裂隙区等分布变化规律。研究结果表明:在时间次序上覆岩裂隙随工作面回采经历横向裂隙发育、纵向裂隙发育、裂隙场扩张、裂隙重新压实的推进演化过程,其中裂隙扩张区为高位钻孔的合理布置位置,能够有效地提高钻孔抽采效率,高位钻孔的合理布置层位位于裂隙带距顶板30~50m范围内,能够合理地保证钻孔成孔率以及高效抽采效率,有效地降低上隅角瓦斯浓度(达到0.4%左右),并且能够稳定保持。
浏览量 14
陈四楼煤矿21015采煤工作面终采位置平均坡度大。由于地质条件限制,为确保安全高效回撤采煤工作面设备,需采用下山回撤的方式。在综合考虑工作面实际条件和回撤工艺的技术基础上,通过优化收尾工艺、设置留架绞车和调整支架回撤施工工序的方法,实现了采煤工作面设备大坡度下山安全回撤,解决了回撤过程中的难题,为下山条件下的采煤工作面设备回撤提供了一种新方案。
基于WVD分布的矿井供电线路故障定位方法研究
闫维忠, 胡开庚, 王宝来, 王春青, 龙大鹏
2021, 53(5):  98-101.  doi:10.11799/ce202105019
摘要 ( 18 )   PDF(mobile) (1533KB) ( 4 )  
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矿井供电线路容易发生线路短路、过载、过流等故障,严重影响矿井用电安全。文章提出了一种基于WVD分布的矿井供电线路故障定位方法。利用窗函数抑制WVD分布交叉项|当矿井内供电线路发生故障时,通过采集装置获取线路初始故障信号|利用WVD分布处理线路故障信号,得到故障信号的能量分布|利用信号能量最大值确定线路初始故障信号的到达时间|依据双端定位方法计算线路故障发生位置。仿真结果表明,文章所提方法能够精确计算矿井供电线路故障位置,不受噪声因素影响,有效提高了矿井供电的安全性。
研究探讨
动压煤巷群围岩分区劣化特征及控制技术研究
高晓君, 杨征, 郭超奇, 丁彦雄, 李安宁
2021, 53(5):  102-106.  doi:10.11799/ce202105020
摘要 ( 25 )   PDF(mobile) (1406KB) ( 8 )  
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基于黄陵二号矿工程地质条件及围岩变形量大现状,采用理论分析及现场测试法,分析双翼开采条件下煤巷群围岩裂隙演化规律,提出巷道围岩分区劣化指标W,研究煤巷群围岩分区劣化特征及影响因素,制定了煤巷群分区加固技术方案。结果表明煤巷群围岩呈现出明显分区劣化特征,即裂隙三区:浅部裂隙极度发育区、中部微裂隙区及深部原岩区|针对性提出支护三区:浅部支护区(0~2m),中部控制区(2~5m)及深部承载区(5m以上,特别是6~8m)配合关键部位提前补强加固。工业试验表明该技术方案可有效保证煤巷群稳定。
TBM净掘进速率预测模型及多指标评价方法研究
张全太, 刘泉声, 黄兴
2021, 53(5):  107-113.  doi:10.11799/ce202105021
摘要 ( 25 )   PDF(mobile) (1379KB) ( 7 )  
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为了建立巷道TBM(全断面隧道掘进机)施工净掘进速率预测模型,基于马来西亚Pahang-Selangor隧洞通过室内试验和现场记录获取的100组岩体力学和TBM掘进参数,采用统计回归分析、人工神经网络、机器学习和多算法融合等方法建立了17个TBM净掘进速率(PR)预测模型,提出了一种新的归一多指标模型评价方法,对模型的各个评价指标依次进行倾向一致性转换、归一化、求和与排序,同时使用归一法和已有的排名法对比分析17个模型的预测性能,结果表明:多算法融合提高了人工神经网络和分类与回归树模型的预测能力,略微降低了支持向量回归模型的预测能力|分类与回归树模型和基于分类与回归树的多算法融合模型预测能力最好,更适用于PR预测|提出的归一法为不同模型的多指标综合评价提供了量化方法,克服了排名法在模型预测能力差别较小时无法精确识别的不足。
近地表条件下平斜井巷道衬砌结构研究
彭岩岩, 樊啸, 邓浩翔, 陶志刚, 张晓云
2021, 53(5):  114-120.  doi:10.11799/ce202105022
摘要 ( 15 )   PDF(mobile) (1563KB) ( 3 )  
浏览量 15
由于巷道围岩力学性质不佳、初期支护所采用的衬砌截面较薄等因素,处于不良地质条件下的巷道在二次支护之前经常会产生变形,既影响施工进度,又危及施工人员安全。基于上述问题将近地表条件下巷道初期支护衬砌结构简化为两铰拱,利用结构力学原理推导了拱脚为活动铰半圆拱拱圈弯矩及轴力计算公式。以新疆伊犁煤矿一号矿井回风井为工程背景,采用FLAC3D软件对伊犁煤矿巷道开挖后的初期支护进行数值模拟。结果表明衬砌厚度、围岩级别对衬砌半圆拱内力分布有很大影响:当衬砌厚度及围岩强度级别都减少时,半圆拱拱脚处弯矩及轴力呈同步下降的趋势|半圆拱弯矩最大值在衬砌拱脚厚度为拱顶厚度1~1.5倍之间波动最为剧烈,在衬砌拱脚厚度进一步增长后趋于平稳。当衬砌厚度不足、围岩强度水平较低时,围岩弹性抗力对半圆拱拱脚轴力影响更大,表明活动铰计算方法更适合此种力学环境下的内力计算。
浏览量 22
为减少残采资源浪费及残采空区诱发的地质灾害,以韩咀煤矿32101工作面厚煤层综放复采为工程背景,采用相似模拟方法设计开采方案,反演3#煤层上分层采空区围岩及煤柱的稳定特征,布置测量标识点并埋设模拟支架,研究综放复采工作面过煤柱及空区时顶板变形规律,揭示了韩咀煤矿32101工作面覆岩破断规律。研究结果为井田内接替工作面安全开采提供参照,同时为类似条件矿区残留煤炭资源的复采提供借鉴。
带压开采底板突水预测研究
张世威, 王文, 杜伟升
2021, 53(5):  125-130.  doi:10.11799/ce202105024
摘要 ( 16 )   PDF(mobile) (1293KB) ( 5 )  
浏览量 16
为了有效预测工作面在带压开采下底板突水,以上孔煤业15#煤层为研究背景,通过塑性理论和经验公式分别计算底板的破坏深度|考虑采动与赋存因素影响,基于修正的突水系数法,提出极限突水系数公式,确定合理的工作面尺寸,提高突水预测精度。现场施工水文钻孔探查底板涌水情况,并根据岩芯测得底板隔水层物理力学性质,与理论推算结果对比,对15#煤层底板突水可能性进行有效预测。研究结果表明:底板主要隔水层属于中等坚硬岩石类,具有较好的隔水性能,底板含水层含水性弱,不具备底板突水的条件。极限突水系数计算结果显示,15#煤层在底板完整区段无突水危险,受构造破坏的区段具有底板突水的危险,建议减小工作面尺寸,查明底板地质特征,并加强在构造等薄弱区域的探放水以预防突水危险发生。
浏览量 30
为解决当前采煤机智能化水平低的问题,提出了一种基于多尺度模糊熵、拉普拉斯分值和支持向量机相融合的采煤机截割模式识别方法。通过提取不同截割模式下摇臂的振动信号的多尺度模糊熵,掌握表征采煤机截割模式的特征向量。同时,利用拉普拉斯分值筛选含有丰富截割模式信息的特征向量,并作为支持向量机的学习样本。搭建了采煤机煤岩截割实验系统,提取了不同截割模式下的摇臂振动信号,并进行实验分析。结果表明:文章所提出的截割模式识别方法具有较高的识别精度。研究成果可为推动综采工作面的智能化快速发展提供技术支撑。
永磁外转子提升机变频调速系统研究
张利男, 寇子明, 吴娟, 朱克亮, 朱丽鹏
2021, 53(5):  136-141.  doi:10.11799/ce202105026
摘要 ( 12 )   PDF(mobile) (2298KB) ( 1 )  
浏览量 12
传统矿井提升机多采用交流异步电动机和减速器组成的传动结构以及TKD电控系统进行调速,存在起动电流过大、工作效率低、能耗大、维护量大、噪声大等问题。为此提出永磁外转子提升机,其采用外转子永磁同步电机与提升机卷筒一体化结构,配合先进的变频调速系统,具有传动结构简单,高效节能,起动频率低,低速运行平稳,以及维护量小、噪声小等优点,解决了传统提升机长期存在的问题。对永磁外转子提升机变频调速系统(分为矢量控制系统和直接转矩控制系统)进行原理分析和仿真研究,结果表明:变频调速系统的能够实现永磁外转子提升机的转速(或转矩)闭环控制,达到了平稳运行的效果|矢量控制系统的转矩和转速响应平滑|直接转矩控制的转矩和转速更快速,但是存在转矩脉动比较大的问题,需要采用优化方法对转矩脉动进行消除。
冲击地压薄壁圆管吸能构件仿真与试验研究
王成龙, 陈一方, 王成乐
2021, 53(5):  142-147.  doi:10.11799/ce202105027
摘要 ( 23 )   PDF(mobile) (2805KB) ( 11 )  
浏览量 23
针对新型螺旋式抗冲击装置中的吸能构件,建立薄壁圆管镂空结构的有限元模型,利用试验对薄壁圆管镂空结构的吸能特性仿真结果进行验证。根据试验验证的模型参数,研究了薄壁圆管竖条结构的竖条数量及长度对其轴向静态压溃屈曲变形、初始峰值力、弹性阶段位移、平均支反力、吸能量、支反力均方差的影响。根据研究规律及防冲立柱实际工况设计薄壁竖条构件并试验,为后续现场冲击地压试验提供依据。研究表明:诱导结构在不改变薄壁圆管材料、厚度及截面形状前提下,使构件的变形更加稳定,压溃屈曲变形形态可控|对于薄壁圆管竖条结构,随着竖条数量增加和竖条长度增加,其初始峰值力、弹性阶段位移减小、吸能量与平均支反力降低,支反力均方差减小。
浏览量 18
针对难以从火电厂实际运行数据中获得大量磨煤机故障数据,以及磨煤机精准数学模型难以求取,从而影响其故障诊断策略制定的问题,提出了一种基于简化机理模型的深度学习故障诊断算法,用于有效检测磨煤机的运行状态。基于磨煤机机理模型和状态空间预测控制器,构建了闭合控制系统,通过对不同故障类型的分析和模拟,在充分接近磨煤机的实际运行状态下,获得了大量的故障数据。并通过改进堆叠自动编码器(ISAE)将模拟的故障数据与深度学习算法相结合来建立深度学习故障诊断策略,ISAE以无监督的方式逐层提取故障数据的本质特征,具有很好的学习和识别故障特征的能力,同时通过将磨煤机系统变化快速且显著的变量作为ISAE输入变量,使ISAE兼具了故障诊断和预测的能力。仿真结果也表明,提出的ISAE能够很好地检测出磨煤机的故障,故障诊断准确率高达98.46%,并能提前发出预警。
浏览量 20
为了研究基于地表裂隙特征的三维岩体等效渗透率预测方法,建立了不同裂隙特征下三维裂隙岩体几何模型,分析了裂隙几何特征、基质渗透率与二维切面等效渗透率与岩体等效渗透率的内在联系,发现二维切面等效渗透率整体小于三维岩体等效渗透率,且三维岩体等效渗透率与裂隙长度、密度、基质渗透率呈线性关系。量化了裂隙几何参数及基质渗透系数对三维模型等效渗透率的影响,并通过回归分析建立了基于三维岩体裂隙长度、密度、基质渗透率与二维切面等效渗透率预测三维等效渗透率表达式,预测效果较好。
含孔试样破坏过程的变形特征研究
王宁, 刘长来, 李树刚, 张天军, 景晨
2021, 53(5):  162-167.  doi:10.11799/ce202105030
摘要 ( 14 )   PDF(mobile) (3288KB) ( 2 )  
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为探究松软煤层瓦斯抽采钻孔破坏过程的变形特征,对含钻孔试样进行单轴压缩试验,并采用数字散斑相关测量方法(DSCM)观测裂隙的萌生、扩展和贯通全过程的时空演化过程,提取应变场特征点的变形参数,通过坐标转换公式,分析裂隙尖端的空间位置、起裂时间和扩展规律。结果表明:孔周上下端在第372s产生张拉微裂纹,第420s孔周左右侧处发生切向位移分离,几乎同时远端处产生拉伸破坏|继续加载,远端裂纹与左右侧裂纹连接贯通,形成宏观破坏裂纹|根据裂隙的时空演化特征,将其破坏过程划分为5个阶段,钻孔孔周上(下)端与远场左右端均发生拉伸裂隙,孔周左右侧产生剪切裂纹,其余部位裂隙均由拉伸应力与剪切应力共同作用|含钻孔试样破坏过程的变形特征与抽采钻孔增压区易发生纵向和环向裂隙密切相关,揭示了瓦斯抽采钻孔离层及复杂裂隙的本质,为研究瓦斯钻孔孔周裂纹扩展规律提供一定参考。
渐变格栅式煤泥絮凝装置设计及应用研究
乔治忠, 郝彦东, 宋晓利, 林喆
2021, 53(5):  168-172.  doi:10.11799/ce202105031
摘要 ( 10 )   PDF(mobile) (1538KB) ( 0 )  
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絮凝过程中絮体的成长对水力条件有动态的需求。根据自保守混凝动力学理论,提出了渐变格栅式絮凝装置的设计方法,并以300s-1为初始速度梯度,设计和加工了实体装置。在优化的药剂制度下,使用该装置在不同进料流量下进行了煤泥水的絮凝沉降试验,结果表明,2.28L/min时絮体的粒径(0.98mm)和上清液的浊度(18NTU)均为最佳,该流量和设计时取值2.4L/min接近,表明设计方法合理可靠。与直管絮凝和量筒翻转絮凝沉降试验相比,渐变格栅式絮凝装置絮凝沉降后煤泥水上清液浊度可降低12NTU,表明该装置中逐步降低的水力速度梯度在絮凝煤泥水时符合絮凝动力学要求,具备优势。
装备技术
长距离带式输送机自适应车式拉紧系统设计
张营章, 李辉中
2021, 53(5):  173-176.  doi:10.11799/ce202105032
摘要 ( 25 )   PDF(mobile) (1457KB) ( 4 )  
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针对长距离、大运量带式输送机受力大造成拉紧行程长,继而造成车式拉紧装置车架长、拉紧塔架高,造价昂贵、不经济,甚至因空间限制无法满足施工需求的问题,对长距离带式输送机进行研究。设计了一种多层输送带缠绕的拉紧小车与二倍率动滑轮塔架系统,以缩短拉紧行程,分别将拉紧车架长度减少一半、拉紧塔架高度降低一半,满足狭小场地的施工需求,自适应能力强,自动化程度高,无需额外维护,经济效益可观,为长距离带式输送机拉紧系统设计提供参考。
低位放顶煤反四连杆过渡支架关键部件设计研究
巩德华, 贾晖, 厉功卓, 王军辉, 曹连民
2021, 53(5):  177-181.  doi:10.11799/ce202105033
摘要 ( 29 )   PDF(mobile) (3104KB) ( 3 )  
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针对正四连杆放顶煤过渡支架极易出现前后排立柱受力不均衡以及放顶煤过渡支架在冲击载荷的作用下易导致主要承载结构疲劳性失稳破坏的问题,以反四连杆放顶煤过渡支架的主体结构件顶梁和底座为研究对象,运用SolidWorks建立顶梁和底座的三维模型,利用ANSYS Workbench有限元软件对零部件进行疲劳寿命分析。基于对顶梁与底座的耐用性以及损伤图等数据的研究,获得了顶梁和底座的疲劳累计损伤最大值和易发生疲劳破坏的部位。研究结果表明,设计的顶梁和底座在载荷作用下变形量较小,顶梁和底座的疲劳累积损伤最大比值均小于1,满足过渡支架各部分结构设计寿命小于可用寿命的要求。
煤矿下斜钻孔用水力冲孔器流体力学分析与结构优化
高晓亮, 邵国杰, 伍涛, 朱宁
2021, 53(5):  182-186.  doi:10.11799/ce202105034
摘要 ( 13 )   PDF(mobile) (1295KB) ( 3 )  
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随钻型水力冲孔器的研制,解决了煤矿井下水力冲孔施工中需要成孔后再下入冲孔器的问题,在上仰穿层钻孔中取得了良好的使用效果。但是在近水平或下斜钻孔中,由于冲孔钻渣重力作用难以随钻井液排出孔口,易造成塌孔、抱钻等孔内事故。文章通过对水力冲孔施工过程及水力冲孔器进行流体力学分析,计算水力冲孔钻具内沿程损失、冲孔器水力换向阀水力压力、排出钻渣需要的冲洗液上返流速等,并通过增加底喷水眼的方法,增大冲孔流量,提高钻井液上返流速,从而解决排渣困难的问题,并根据改进后的水力参数对冲孔器的复位弹簧进行了重新设计。采用改进型水力冲孔器进行了现场试验,试验表明在近水平下斜钻孔中,改进型水力冲孔器换向阀工作稳定,钻渣能够排出孔内,满足了矿方煤层下斜钻孔水力冲孔施工要求。
工程管理
煤矿安全生产标准化管理体系新增要素运行效果分析
王飞, 李耀, 刘轶群
2021, 53(5):  187-192.  doi:10.11799/ce202105036
摘要 ( 61 )   PDF(mobile) (1358KB) ( 15 )  
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依据2020年三季度参与的六座煤矿安全生产标准化管理体系动态抽检现状,对煤矿安全生产标准化管理体系中理念目标与矿长安全承诺、组织机构、安全生产责任制及安全管理制度、从业人员素质和持续改进5个专业及机械化智能化工作面创建方面在运行中存在的问题与不足进行汇总、归类和分析,按照PDCA循环逻辑通过采取加大宣贯力度、强化现场抽考、编制岗位标准作业流程和岗位清单、细化职责分工、完善无纸化培训系统、实现智能化工作面与标准化挂钩以及完善不安全行为的预警等措施来提升矿井安全生产标准化管理体系运行水平,实现矿井安全运行的同时对实现矿井标准化动态达标具有一定的指导意义。
“十四五”期间我国煤炭供需趋势分析
孙超, 姜琳, 袁广玉
2021, 53(5):  193-196.  doi:10.11799/ce202105036
摘要 ( 10 )   PDF(mobile) (1171KB) ( 8 )  
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为了分析“十四五”期间我国煤炭供需趋势,在结合煤炭供需量数据样本量小的特征之上,利用相关向量机(RVM)算法,构建了基于RVM的煤炭供需预测模型,对我国“十四五”期间的煤炭供需量进行了预测。研究结果表明,“十四五”期间我国煤炭产量及消费量仍处于稳步上升阶段,煤矿企业安全生产仍是“十四五”期间的主抓问题,并从政府监管、企业风险防控及矿山智能化建设三个方面提出了相关建议。
大倾角薄煤层综采关键技术研究与实践
卓军
摘要 ( 340 ) PDF (0KB) (65)
录用日期:2017-08-24
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